Reaktionen

Kohlenstoffdioxid-Nachweis (Kalkwasserprobe bzw. Barytwasserprobe) 

Das Gas, das zur Schaumbildung führt, ist Kohlenstoffdioxid. Wir können dies nachweisen, indem wir das Gas in eine Lösung von Calciumhydroxid (Bariumhydroxid) leiten. Wenn es sich um Kohlenstoffdioxid handelt, reagiert es mit der Lösung und bildet schwer lösliches Calciumcarbonat (Bariumcarbonat). Dies zeigt sich durch eine weiße Trübung in der Lösung.

In den nächsten beiden Experimenten werden wir die Auswirkungen saurer Lösungen auf unedle Metalle untersuchen. Um die Intensität der Reaktionen besser vergleichen zu können, verwenden wir eine 25%ige Salzsäure und eine 25%ige Essigsäure. Als Beispiel für unedle Metalle verwenden wir hier Aluminium, aber das Prinzip gilt auch für andere unedle Metalle wie Eisen, Magnesium und Zink.

Alle sauren Lösungen reagieren mit unedlen Metallen. Die Stärke der Reaktion hängt jedoch von zwei Faktoren ab:

1. Die Art der sauren Lösung (z. B. Salzsäure oder Essigsäure).
2. Die Konzentration der sauren Lösung.

Das Zischen und die Bildung von Schaum bei der Reaktion von sauren Lösungen mit Zink deuten darauf hin, dass während der Reaktion ein Gas freigesetzt wird. Dieses Gas ist Wasserstoff (H2). Wir können Wasserstoff während dieser Reaktion auffangen und mithilfe eines Tests, der als Knallgasprobe bekannt ist, nachweisen.

Die verbleibende Lösung enthält nun Zink-Ionen und die Säurerest-Ionen, in diesem Fall Chlorid-Ionen. Unter geeigneten Bedingungen können diese Ionen als festes Zinkchlorid in der Lösung ausfallen.

Im Allgemeinen kann gesagt werden, dass saure Lösungen mit unedlen Metallen reagieren und dabei Wasserstoff sowie Ionen des jeweiligen Metalls und Säurerest-Ionen bilden.

Saure Lösungen reagieren mit Calciumcarbonat (Kalkstein) unter Bildung von Kohlenstoffdioxid. 

Kohlenstoffdioxid kann mit der Kalkwasserprobe (oder Barytwasserprobe) nachgewiesen werden. 

Saure Lösungen reagieren mit unedlen Metallen unter Bildung von Wasserstoff und dem Salz aus dem jeweiligen Metall-Ion und dem Säurerest-Ion.

Wasserstoffgas kann mit der Knallgasprobe nachgewiesen werden. 

In diesem Experiment wird der Neutralisationsprozess schrittweise durchgeführt, indem Natronlauge portionsweise zu Salzsäure gegeben wird. Ein Farbstoffindikator (Unitest) zeigt den aktuellen pH-Wert an, der mit einer Farbskala verglichen werden kann.

Die Salzsäurelösung und die Natronlauge haben jeweils die gleiche Konzentration an Wasserstoff-Ionen (H⁺) bzw. Hydroxid-Ionen (OH⁻). Das bedeutet, dass in 10 ml Salzsäure genauso viele Wasserstoff-Ionen vorhanden sind wie in 10 ml Natronlauge Hydroxid-Ionen.

In einem Erlenmeyerkolben befinden sich zunächst genau 10 ml Salzsäure, die mit Unitest-Lösung versetzt wurden. Nun werden fast 10 ml Natronlauge hinzugegeben, es fehlen nur wenige Tropfen, um genau 10 ml zu erreichen. Die Lösung behält jedoch ihre rote Färbung.

Wenn noch überschüssige Salzsäure vorhanden ist, bedeutet dies, dass immer noch Wasserstoff-Ionen vorhanden sind, und der Indikator Unitest bleibt rot.

Dann wird die Natronlauge tropfenweise weiter hinzugegeben.

Sobald das zugegebene Volumen an Natronlauge genau dem vorhandenen Volumen an Salzsäure entspricht (die Lösung ist jetzt grün), bedeutet dies, dass die Menge an Hydroxid-Ionen (OH⁻) genau der Anzahl an Wasserstoff-Ionen (H⁺) entspricht, die in der Salzsäure im Erlenmeyerkolben vorhanden waren. In solchen Fällen entsteht bei der Neutralisation eine neutrale Lösung, die aus Wasser und Kochsalz (Natriumchlorid) besteht, und der Indikator Unitest färbt sich grün.

Dann wurden erneut wenige Tropfen Natronlauge hinzugegeben, und die Lösung färbte sich sofort blau. Dies deutet darauf hin, dass nun ein Überschuss an Natronlauge vorhanden ist, und es gibt überschüssige Hydroxid-Ionen (OH⁻) in der Lösung, was dazu führt, dass der Indikator Unitest sich blau färbt.

Die Neutralisation verläuft unter Wärmeentwicklung. Eine solche Reaktion wird als exotherme Reaktion bezeichnet, da dabei Reaktionswärme freigesetzt wird. Im Fall der Neutralisation nennt man dies Neutralisationswärme. Um die Temperaturänderung deutlich zu beobachten und Abkühlungseffekte zu minimieren, werden folgende Maßnahmen ergriffen:

1. Es wird konzentrierte Salzsäure (25%ig) und konzentrierte Natronlauge (25%ig) verwendet.
2. Das gesamte Volumen der Natronlauge wird auf einmal zugegeben.
3. Das Becherglas ist mit einem Schaumstoffmantel isoliert, um Wärmeverluste zu reduzieren.

Die Temperaturänderung während der Reaktion wird mit einem Thermometer gemessen.

Die Reaktion einer Säure (sauren Lösung) mit einer Base (basischen Lösung, Lauge) zur neutralen Lösung aus Wasser und Salz wird als Neutralisationsreaktion bezeichnet.

Bei der Neutralisationsreaktion entstehen als Reaktionsprodukte Wasser und ein Salz.

Sind bei einer Neutralisation die Anzahl der Wasserstoff-Ionen gleich der Anzahl der Hydroxid-Ionen, so weist die Lösung nach der Neutralisation den pH-Wert 7 auf.

Die Neutralisationsreaktion ist eine exotherme Reaktion. Es wird Neutralisationswärme freigesetzt.

Die Reaktion einer Säure (sauren Lösung) mit einer Base (basischen Lösung, Lauge) zur neutralen Lösung aus Wasser und Salz wird als Neutralisationsreaktion bezeichnet.

Bei der Neutralisationsreaktion entstehen als Produkte Wasser und ein Salz.

Sind bei einer Neutralisation die Anzahl der Wasserstoff-Ionen gleich der Anzahl der Hydroxid-Ionen, so weist die Lösung nach der Neutralisation den pH-Wert 7 auf.

Die Neutralisationsreaktion ist eine exotherme Reaktion. Es wird Neutralisationswärme freigesetzt.